【正文】 符號(hào) 引腳說(shuō)明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫(xiě)選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號(hào) 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 液晶特性如下： 內(nèi)含復(fù)位電路 有 80 字節(jié) 顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 DDRAM 8 個(gè)可由用戶自定義的 5X7 的字符發(fā)生器 CGRAM 圖 21 液晶接口原理圖 如圖 21 所示，采用電位器調(diào)節(jié)液晶的輝度，單片機(jī)的 IO 口分別接液晶的 D0~D7總線，及 RS、 RW、 EN 的讀寫(xiě)使能端。 并且完全能夠滿足壁障小車單片機(jī)控制系統(tǒng)和 L298N 芯片的邏輯供電的供電需要。 7805 芯片的輸入電壓可以為 9V、 12V、 15V不等，輸出電壓穩(wěn)定在 5V，正負(fù)誤差不超過(guò) [10]。 圖 22 直流電源輸出電路 單片機(jī)系統(tǒng) 單片機(jī)亦稱單片微電腦或單片微型計(jì)算機(jī) ， 它是把中央處理器（ CPU）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ ROM）、輸入 /輸出端口（ I/0）等主要計(jì)算機(jī)功能部件集成在一塊電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。 本設(shè)計(jì)采用 宏晶公司的增強(qiáng)型系列的 STC89C52(其引腳圖如圖 23所示 )。該器件與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。 圖 23 STC89C52引腳圖 與 MCS51 兼容 壽命： 1000寫(xiě) /擦循環(huán) 全靜態(tài)工作： 0Hz40Hz 128*8位內(nèi)部 RAM 兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 可編程串行通道 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 當(dāng) P1常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁(yè) 共 45 頁(yè) 口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1 口管腳寫(xiě)入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出4 個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě) “1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門(mén)電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 RST：復(fù)位輸入。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE脈沖。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 1 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 如圖 24 所示。 12XTAL30pFC130pFC2GND10uFCRST10KR1VCC GNDResX1X2 圖 24 時(shí)鐘電路 圖 25 復(fù)位電路 單片機(jī)的復(fù)位需要至少持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平的時(shí)間，所以在剛開(kāi)始上電的時(shí)候圖 25 中的電容充電，所以在單片的復(fù)位引腳 RST 上會(huì)出現(xiàn)大于 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平， 給 單片機(jī)復(fù)位，在單片機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中上電單片機(jī)就會(huì)自動(dòng)復(fù)位。同時(shí)還必須得到相應(yīng)設(shè)計(jì)合理的軟件的支持，尤其是微機(jī)應(yīng)用高速發(fā)展的今天，許多由硬件完成的工作，常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁(yè) 共 45 頁(yè) 都可通過(guò)軟件編程而代替。因此 需 充分利用其內(nèi)部豐富的硬件資源和軟件資源，采用與 S51 系列單片機(jī)相對(duì)應(yīng)的 程序設(shè)計(jì) 語(yǔ)言和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法進(jìn)行軟件編程。機(jī)器語(yǔ)言是機(jī)器唯一能“懂”的語(yǔ)言，用匯編語(yǔ)言或高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的程序 （稱為源程序）最終都必須翻譯成機(jī)器語(yǔ)言的程序（成為目標(biāo)程序），計(jì)算機(jī)才能“看懂”，然后逐一執(zhí)行。 [13] 本系統(tǒng) 就 選用了 C 語(yǔ)言 來(lái)編制本設(shè)計(jì)的程序 。 滅火機(jī)器人的軟件部分可以分成主程序設(shè)計(jì)、尋火模塊、避障模塊、液晶顯示模塊、控制模塊等。這樣編程結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于子程序模塊與硬件電路一一對(duì)應(yīng)，所以調(diào)試起來(lái)十分方便。 開(kāi) 始小 車 初 始 化是 否 有火 源避 障 模 塊 程 序滅 火結(jié) 束YN直 線 行 駛是 否 有 障 礙 物尋 找 火 源YN 圖 27 滅火小車系統(tǒng)總體流程圖 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁(yè) 共 45 頁(yè) 尋火模塊的設(shè)計(jì) 開(kāi) 始采 集 火 焰 傳感 器 的 信 號(hào)判 斷 火 源 位 置直 走左 轉(zhuǎn)左 中中 遠(yuǎn)左右右 中中 近右 轉(zhuǎn)滅 火結(jié) 束無(wú) 火有 火 圖 28 尋火模塊程序框圖 如圖 28 所示， 單片機(jī) 不斷讀火焰?zhèn)鞲衅鞯男盘?hào) ,當(dāng)有火時(shí)，單片機(jī)判斷火源位置。 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁(yè) 共 45 頁(yè) 避障模塊設(shè)計(jì) 有左右都 有否有無(wú)開(kāi) 始采 集 紅 外 電對(duì) 管 信 號(hào)判 斷 障 礙 位 置右 轉(zhuǎn) 4 5 176。后 退 ， 右 轉(zhuǎn) 9 0 176。沒(méi)有障礙，小車就直行尋光。在判定沒(méi)有火源時(shí)，（ 1）兩個(gè)傳感器都有信號(hào)，小車停止，后退之后右轉(zhuǎn) 90176。；（ 3）當(dāng)左邊傳感器有信號(hào)時(shí)，小車停下并右轉(zhuǎn) 45176。開(kāi)始先對(duì)液晶顯示初始化，功能主要是對(duì)液晶的背光時(shí)間，背光等級(jí)，字符顯示格式，漢字顯示格式，和界面的初始化。 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 22 頁(yè) 共 45 頁(yè) 圖 30 液晶顯示控制流程圖 設(shè)第一行顯示位置延時(shí)顯示第一行內(nèi)容設(shè)第二行內(nèi)容LCD 初始化顯示第二行內(nèi)容開(kāi)始常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁(yè) 共 45 頁(yè) 5 系統(tǒng)的調(diào)試 硬件的調(diào)試 硬件調(diào)試主要是對(duì)紅外接收二極管、紅外光電對(duì)管、直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)試。 在這部分調(diào)試中主要使用的工具是萬(wàn)用表，用來(lái)完成檢測(cè)電路中是否存在斷路或者短路情況等。上電后的調(diào)試 在確保硬件電路正常，無(wú)異常情況 (斷路或短路 )方可上電調(diào)試，上電調(diào)試的目的是檢驗(yàn)電路是否接錯(cuò)，還要檢驗(yàn)原理是否正確。 紅外接收部分硬件調(diào)試：這一部分調(diào)試主要是檢查測(cè)量環(huán)境光線與火源的輸出電壓等一系列問(wèn)題。 電機(jī)部分硬件調(diào)試：這部分調(diào)試時(shí)檢查電機(jī)驅(qū)動(dòng)部 分是否正確。調(diào)試各模塊主要實(shí)現(xiàn)一下各功能： （ 1）電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：主要用來(lái)控制兩個(gè)直流電機(jī)，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，停止等功能，這個(gè)模塊是實(shí)現(xiàn)避障和尋火模塊的基本條件； （ 2）避障模塊：通過(guò)檢測(cè) ，實(shí)現(xiàn)小車的左避障、右避障和后退右轉(zhuǎn)避障； （ 3）尋火模塊：通過(guò)檢測(cè) ~，單片機(jī)控制電機(jī)行進(jìn)到火源的位置； （ 4） 顯示模塊：在 LCD1602上分別顯示小車的滅火次數(shù)和行進(jìn)狀態(tài) 避障的 實(shí)現(xiàn) 根據(jù) 紅外 傳感器工作原理，當(dāng)檢測(cè)到 前方障礙物時(shí) 信號(hào)線將 被 置為低電平 ，信號(hào)線均與單片機(jī)相連， 提供單片機(jī) 檢測(cè) 。 0 1 右轉(zhuǎn) 45176。 1 1 前進(jìn) 如表 5 所示，紅外傳感器檢測(cè)到障礙時(shí)，小車將根據(jù)障 礙物的方向控制轉(zhuǎn)向；在無(wú)障礙的情況下， 單片機(jī)控制電機(jī) 向前走 ；當(dāng)右側(cè) 光電開(kāi)關(guān) 檢測(cè)到 障礙時(shí) ，單片機(jī)控制電機(jī)向 左 轉(zhuǎn)；當(dāng) 左 側(cè) 光電開(kāi)關(guān) 檢測(cè)到 障礙時(shí) ，單片機(jī)控制電機(jī)向 右 轉(zhuǎn)；當(dāng)左、右兩側(cè)光電開(kāi)關(guān) 都檢測(cè)到 障礙物 時(shí)，單片機(jī)控制電動(dòng)機(jī)使其 后退，再右轉(zhuǎn) 90176。 為了簡(jiǎn)化算法，本系統(tǒng)對(duì)傳感器的檢測(cè)都使用軟件查詢的方式。 本系統(tǒng)共使用 6 個(gè) 火焰 傳感器， 裝在 小車車頭 ，每隔 45 度角裝載一個(gè) ，正前方裝有兩個(gè)，一個(gè)近距離的，一個(gè)遠(yuǎn)距離的。 當(dāng) 左 側(cè) 火源 檢測(cè)到 火源時(shí) ，單片機(jī)控制電機(jī)向 左 轉(zhuǎn)； 直到中間火源傳感器檢測(cè)到火源，然后前進(jìn)到中間近距離火源傳感器檢測(cè)到火源。用外用表測(cè)量電源的正負(fù)極，發(fā)現(xiàn)電阻很小。 1 腳本來(lái)是電壓輸入端，結(jié)果接成了 1 腳輸出端。 如圖 31 所示，滅火傳感器的安裝，開(kāi)始設(shè)計(jì)的時(shí)候，只設(shè)計(jì)了 4 個(gè)火焰檢測(cè)傳感器，分別是前面裝兩個(gè)，一個(gè)近距離的一個(gè)遠(yuǎn)距離的，然后左右各裝一個(gè)。最后把電路重新設(shè)計(jì)，采用 5 個(gè)遠(yuǎn)距離的火焰檢測(cè)傳感器，一個(gè)近距離檢測(cè)傳感器的方案。小車在行駛過(guò)程中就很容易發(fā)現(xiàn)火源。于是用示波器測(cè) 量，滅火電機(jī)在啟動(dòng)的時(shí)候，沒(méi)火電機(jī)兩端電壓有什么變化。于是在滅火電機(jī)的電源端加了 的瓷片濾波電容，如圖32 所示。然后再測(cè)試小車，沒(méi)有出現(xiàn)復(fù)位的情況了。經(jīng)過(guò)調(diào)試發(fā)現(xiàn)兩個(gè)避障頭可以解決這個(gè)問(wèn)題，在小車車頭左右各裝一個(gè)。在前三次的實(shí)驗(yàn)中，小車全部實(shí)現(xiàn)無(wú)碰撞滅火，在第四次的實(shí)驗(yàn)中小車在滅了第二個(gè)火源之后倒車撞倒了中間的障礙物，之后小車沒(méi)有檢測(cè)到第三個(gè)火源。在第四次實(shí)驗(yàn)中，小車缺少后面缺少避障。 表 7 滅火測(cè)試結(jié)果 實(shí)驗(yàn) 組別 滅火個(gè) 數(shù) 未撲滅 火源位置 碰撞障礙 物個(gè)數(shù) 1 3 無(wú) 0 2 3 無(wú) 0 3 3 無(wú) 0 4 2 左上 1 5 3 無(wú) 0 6 2 左上 0 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 27 頁(yè) 共 45 頁(yè) 6 實(shí)物展示 圖 34 小車的底層圖 圖 35 背面焊接圖 圖 36 俯視小車圖 L298N驅(qū)動(dòng)板 STC89C52主控器 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 28 頁(yè) 共 45 頁(yè) 圖 37 液晶顯示圖 圖 38 小車側(cè)視圖 圖 39 小車正視圖 第一行顯示已經(jīng)撲滅火源個(gè)數(shù) 小車行進(jìn)狀態(tài) 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 29 頁(yè) 共 45 頁(yè) 7 結(jié)束語(yǔ) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)按照課題 “基于單片機(jī)的滅火機(jī)器人模型的設(shè)計(jì)”的要求設(shè)計(jì)了所需的硬 件電路，以 STC89C52 為主控中心 L298N、 LM7805 等芯片共同組成了本系統(tǒng)的硬件電路。本設(shè)計(jì)的滅火機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、滅火準(zhǔn)確，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，并可根據(jù)用戶的不同需求對(duì)小車進(jìn)行調(diào)整，使得人們能夠方便靈活地控制小車的前進(jìn)、后退、停車等相應(yīng)的功能。 此外，還能廣泛地應(yīng)用于其他一些特種領(lǐng)域，如排爆等行業(yè)，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 30 頁(yè) 共 45 頁(yè) 致 謝 大學(xué)四年 的學(xué)習(xí)和生活就要隨著這篇論文的答辯而結(jié)束了。 首先要衷心感謝的是我 的指導(dǎo)教師！ 在我學(xué)習(xí)期間不僅傳授了做學(xué)問(wèn)的秘訣 ，還傳授了做人的準(zhǔn)則。無(wú)論是在理論學(xué)習(xí)階段，還是在論文的選題、資料查詢、開(kāi)題、研究和撰寫(xiě)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，都得到導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和幫助。 我還要向關(guān)心和支持我學(xué)習(xí)的朋友們表示真摯的謝意！感謝他們對(duì)我的關(guān)心、關(guān)注和支持！ 大學(xué)的生活讓我有了堅(jiān)強(qiáng)的性格，冷靜的頭腦和永遠(yuǎn)樂(lè)觀的態(tài)度。 我愿在未來(lái)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，以更加豐厚的 成果來(lái)答謝曾經(jīng)關(guān)心、幫助和支持過(guò)我的 所有領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友。 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 31 頁(yè) 共 45 頁(yè) 參考文獻(xiàn) [1] 趙德安， 單片機(jī) 原理與應(yīng)用， 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 20xx． [2] 胡漢才 ， 單片機(jī)原理及其接口技術(shù) [M]， 北京 ： 清華大學(xué)出版社 20xx． [3] 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